DE102018117244B3 - Method for determining a rough path from a predetermined contour - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Grobbahn aus einer vorgegebenen Kontur für ein Ansteuern einer Bearbeitungsmaschine, welche zumindest zwei zueinander redundante Antriebsvorrichtungen zum Ausführen sich überlagernder Bewegungen aufweist, wobei die Kontur durch eine Konturfunktion bestimmt ist, welche abschnittsweise zumindest durch aufsteigend indizierte Konturknotenpunkte P0 bis Pn+1 und den Konturknotenpunkten P0 bis Pn+1 zugeordnete Konturabschnittsfunktionen p0 - pn definiert ist und einen Konturstartknotenpunkt P0 aufweist, wobei die Grobbahn durch eine Grobbahnfunktion bestimmt ist, welche abschnittsweise zumindest durch aufsteigend indizierte Grobbahnknotenpunkte Q0 bis Qn+1 definiert ist und einen Grobbahnstartknotenpunkt Q0 aufweist, wobei Grobbahnstartknotenpunkt Q0 gleich dem Konturstartknotenpunkt P0 gesetzt wird und nachfolgend
- in einem ersten Iterationsschritt aus den Konturknotenpunkten Pj bis Pn+1, deren Indexwert k gleich oder höher wie der Indexwert j des jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkts Qj ist, derjenige Konturknotenpunkt Pk mit kleinstmöglichen Indexwert k ermittelt wird, dessen Abstand von dem Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj gerade noch eine vorgegebene Abstandsbedingung erfüllt, und
- in einem zweiten Iterationsschritt ein auf den jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj folgender jeweiliger Folgegrobbahnknotenpunkt Qj+1 ermittelt wird, der auf einer Verbindungslinie zwischen Qj uund Pk liegt, oder zwischen Qj und einem Schwerpunkt der Abschnittskontur Pj zu Pk liegt.

Figure DE102018117244B3_0000
The invention relates to a method for determining a rough path from a predetermined contour for driving a processing machine, which has at least two mutually redundant drive devices for performing superimposed movements, wherein the contour is determined by a contour function, which sections at least by ascending indicated contour nodes P 0 to P n + 1 and the contour intersections P 0 to P n + 1 associated contour section functions p 0 - p n is defined and having a contour start node P 0, where the rough trajectory is determined by a rough trajectory function, which at least in sections by ascending indexed rough trajectory nodes Q 0 to Q n + 1 and has a Grobbahnstartknotenpunkt Q 0 , Grobbahnstartknotenpunkt Q 0 is set equal to the Konturstartknotenpunkt P 0 and below
in a first iteration step from the contour nodes P j to P n + 1 whose index value k is equal to or higher than the index value j of the respective output co-ordinate node Q j , that contour node P k with the smallest possible index value k is determined whose distance from the output co-ordinate node Q j just fulfilled a predetermined distance condition, and
- in a second iteration step, a j on the respective output rough trajectory node Q following respective sequence rough trajectory node Q j + is determined 1, which lies on a connecting line between Q j aand P k, or between Q j and a focus of the section contour P j P k.
Figure DE102018117244B3_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Grobbahn aus einer vorgegebenen Kontur für ein Ansteuern einer Bearbeitungsmaschine, welche zumindest zwei zueinander redundante Antriebsvorrichtungen zum Ausführen sich überlagernder Bewegungen aufweist.The present invention relates to a method for determining a rough path from a predetermined contour for driving a processing machine, which has at least two mutually redundant drive devices for carrying out superimposed movements.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Derartige Bearbeitungsmaschinen werden beispielsweise beim Fräsen, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden oder Gravieren von Holz-, Metall- oder Kunststoffwerkstücken oder als Zeichenmaschinen (Plotter) eingesetzt, um Werkstücke oder Zeichenlinien mit einer vorgegebenen zwei- oder dreidimensionalen Kontur herstellen zu können. Mithilfe der Antriebsvorrichtungen kann ein feststehendes oder auch ein bewegtes, insbesondere ein rotierendes Werkzeug entlang der vorgegebenen Kontur bewegt werden, so dass das Werkstück nach vollendeter Bearbeitung eine gewünschte Endkontur aufweist.Such processing machines are used for example in milling, laser cutting, water jet cutting or engraving of wood, metal or plastic workpieces or as drawing machines (plotters) to produce workpieces or character lines with a given two- or three-dimensional contour can. By means of the drive devices, a stationary or also a moving, in particular a rotating tool can be moved along the predetermined contour so that the workpiece has a desired final contour after completion of the machining.

Je nach Verlauf der gewünschten Endkontur muss das Werkzeug oftmals innerhalb kurzer Zeit längere Wegstrecken zurücklegen und ist dadurch auch starken Beschleunigungs- und/oder Verzögerungskräften ausgesetzt. Bearbeitungsmaschinen, die lediglich eine einzige Antriebsvorrichtung für jede gewünschte Bewegungsrichtung des Werkzeugs aufweisen, gelangen hier schnell an ihre Leistungsgrenzen. Um die Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsgrenzen der Antriebsvorrichtung einzuhalten, muss oftmals die Bearbeitungsgeschwindigkeit unter ein akzeptables Maß gesenkt werden.Depending on the course of the desired final contour, the tool often has to travel longer distances within a short time and is therefore exposed to strong acceleration and / or deceleration forces. Processing machines, which have only a single drive device for each desired direction of movement of the tool, get here quickly to their performance limits. In order to meet the speed and / or acceleration limits of the drive device, often the machining speed must be reduced below an acceptable level.

Um dies zu vermeiden, werden sogenannte redundante Antriebsvorrichtungen für jede Bewegungsrichtung der Bearbeitungsmaschine eingesetzt. Hierfür ist zum einen ein niederdynamischer Antrieb vorgesehen, welcher relativ große Verfahrwege zurücklegen kann, aufgrund einer höheren Masse jedoch nur eine geringe Bewegungsdynamik aufweist. Zusätzlich ist ein zweiter, hochdynamischer Antrieb vorgesehen, welcher einerseits mittels des niederdynamischen Antriebs verfahren werden kann, und welcher andererseits in der Lage ist, das Werkzeug mit hoher Geschwindigkeit und hoher Beschleunigung bzw. Verzögerung zu verfahren, wobei jedoch der maximale Verfahrweg der hochdynamischen Antriebsvorrichtung in der Regel beschränkt ist.To avoid this, so-called redundant drive devices are used for each direction of movement of the processing machine. For this purpose, on the one hand, a low-dynamic drive is provided, which can travel relatively long travels, but due to a higher mass, however, has only a small dynamic movement. In addition, a second, highly dynamic drive is provided, which can be moved on the one hand by means of the low-dynamic drive, and on the other hand is able to move the tool with high speed and high acceleration or deceleration, however, the maximum travel of the highly dynamic drive device in the rule is limited.

Um eine solche Bearbeitungsmaschine mit redundanten Antriebsvorrichtungen für eine jeweilige Bewegungsrichtung ansteuern zu können, ist es üblich, die Kontur, mit welcher das Werkstück bearbeitet werden soll, in eine Grobbahn und eine Feinbahn aufzuteilen. Der niederdynamische Antrieb wird hierbei mit den Daten der Grobbahn angesteuert, während gleichzeitig der hochdynamische Antrieb mit den Daten der Feinbahn angesteuert wird.In order to be able to control such a processing machine with redundant drive devices for a respective movement direction, it is customary to divide the contour with which the workpiece is to be processed into a coarse track and a fine track. The low-dynamic drive is controlled with the data of the coarse track, while at the same time the highly dynamic drive with the data of the fine web is controlled.

Eine solche Aufteilung der Kontur in eine Grobbahn und eine Feinbahn und eine entsprechende Ansteuerung der Bearbeitungsmaschine ist grundsätzlich bekannt und ist beispielsweise in DE 103 55 614 B4 und EP 0 594 699 B1 beschrieben. Bei der Berechnung der Grobbahn ist zumindest der begrenzte Verfahrweg des hochdynamischen Antriebs zu berücksichtigen, da ansonsten eine fehlerhafte Bearbeitung des Werkstücks erfolgen würde. Vorteilhafterweise werden auch weitere limitierende Parameter bei der Bahnberechnung berücksichtigt. Dies hat in der Regel zur Folge, dass die Grobbahn eher niederfrequente Bewegungsanteile umfasst, während die Feinbahn hochfrequente Bewegungsanteile aufweist. In der Regel verläuft die Berechnung der Grobbahn und der Feinbahn derart, dass zunächst eine Grobbahn ermittelt wird und anschließend die Feinbahn durch Subtraktion der Grobbahn von der Kontur bestimmt wird.Such a division of the contour into a rough path and a fine web and a corresponding control of the processing machine is basically known and is, for example, in DE 103 55 614 B4 and EP 0 594 699 B1 described. When calculating the coarse track, at least the limited travel path of the highly dynamic drive must be taken into account, since otherwise erroneous machining of the workpiece would take place. Advantageously, further limiting parameters are taken into account in the path calculation. As a rule, this has the consequence that the coarse track rather comprises low-frequency movement components, while the fine track has high-frequency movement components. In general, the calculation of the coarse track and the fine track proceeds in such a way that first a coarse track is determined and then the fine track is determined by subtracting the coarse track from the contour.

Ein weiteres Ermittlungsverfahren für eine lagegeführt abzufahrende Grobbahn ist in EP 1 963 935 B1 beschrieben. Einem Rechner wird hierbei eine lagegeführt abzufahrende Anfangsbahn vorgegeben, wobei die Anfangsbahn durch eine Anfangsfunktion beschrieben ist, so dass durch Einsetzen eines skalaren Bahnparameters in die Anfangsfunktion jeweils eine korrespondierende Position auf der Anfangsbahn bestimmt ist, wobei der skalare Bahnparameter von der Zeit verschieden ist und für einen entlang der Anfangsbahn zurückgelegten Weg charakteristisch ist. Der Rechner unterzieht die Anfangsbahn als Funktion des skalaren Bahnparameters einer Filterung mit Tiefpasscharakteristik und ermittelt so eine Grobfunktion, so dass durch Einsetzen des skalaren Bahnparameters in die Grobfunktion jeweils eine korrespondierende Position auf der Grobbahn bestimmt ist. Die Tiefpasscharakteristik ist hier auf den skalaren Bahnparameter bezogen. Der Rechner ermittelt die Grobfunktion derart, dass der Abstand der Grobbahn von der Anfangsbahn unabhängig vom Wert des skalaren Bahnparameters stets unterhalb einer vorbestimmten Schranke liegt.Another investigation procedure for a location-led grobbahn is in EP 1 963 935 B1 described. A computer is in this case given a position-led abzufahrende initial trajectory, the initial trajectory is described by an initial function, so that by inserting a scalar trajectory parameter in the initial function respectively a corresponding position on the initial trajectory is determined, the scalar trajectory parameter is different from the time and for a path traveled along the initial trajectory is characteristic. The computer subjects the initial trajectory as a function of the scalar trajectory parameter of a filter with low-pass characteristic and thus determines a coarse function, so that by inserting the scalar trajectory parameter into the coarse function a corresponding position on the coarse trajectory is determined. The low-pass characteristic is related here to the scalar path parameter. The computer determines the coarse function such that the distance of the coarse path from the initial trajectory is always below a predetermined barrier, regardless of the value of the scalar trajectory parameter.

Mit anderen Worten wird in EP 1 963 935 B1 ein Verfahren zur Berechnung einer Grobfunktion, die von einem niederdynamischen Antrieb abzufahren wäre, vorgeschlagen, die dadurch berechnet wird, dass eine von einem Streckenparameter abhängige Anfangsbahn in Bezug auf diesen Streckenparameter tiefpassgefiltert wird. Die tiefpassgefilterte Funktion wird dahin gehend überprüft, ob ein Abstand dieser Funktion zu der Anfangsbahn über den gesamten Bereich des Streckenparameters unterhalb einer vorbestimmten Schranke liegt. Gegebenenfalls können ausgehend von der tiefpassgefilterten Funktion weitere Vergröberungen nach und nach vorgenommen werden, um die Grobbahn zu ermitteln, solange die vorgenannte Schranke eingehalten bleibt.In other words, in EP 1 963 935 B1 a method for calculating a coarse function, which would be run by a low-dynamic drive proposed, which is calculated by the fact that a dependent of a route parameter initial trajectory is low-pass filtered with respect to this route parameter. The low-pass filtered function is checked to see if a distance of this function to the initial trajectory is below a predetermined threshold over the entire range of the track parameter. If necessary, you can from the low-pass filtered function, further coarsening is made gradually to determine the coarse track as long as the aforementioned barrier is maintained.

In der Dissertation „Steuerung von Werkzeugmaschinen mit redundanten Achsen“ des Herren Marco Bock aus dem Fachbereich Mathematik und Informatik, Physik, Geographie der Justus-Liebig-Universität Gießen, vorgelegt im August 2010 (http://geb.unigiessen.de/geb/volltexte/2011/7970/pdf/BockMarco_2010_11_19.pdf) sind verschiedene weitere Verfahren zur Ermittlung einer Grobbahn aus einer vorgegebenen Kontur für die Ansteuerung einer Bearbeitungsmaschine beschrieben.In the dissertation "control of machine tools with redundant axes" of Messrs. Marco Bock from the Department of Mathematics and Computer Science, Physics, Geography of Justus Liebig University Giessen, submitted in August 2010 (http://geb.unigiessen.de/geb/ volltexte / 2011/7970 / pdf / BockMarco_2010_11_19.pdf) various other methods for determining a rough path from a given contour for the control of a processing machine are described.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel können zur Ermittlung der Grobfunktion zunächst erste charakteristische Zwischenvektoren mit Kontrollpunkten einer Spline-Darstellung der Anfangsbahn ermittelt werden. Darauf aufbauend können zweite charakteristische Zwischenvektoren aus den ersten charakteristischen Zwischenvektoren der Spline-Darstellung ermittelt werden, die Kontrollpunkte enthalten und die eine zweite Zwischenbahn definieren. Die Kontrollpunkte können durch eine gewichtete oder ungewichtete Mittelwertbildung von je zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Zwischenvektoren der ersten Sequenz ermittelt werden. Darauf aufbauend können in entsprechender Weise dritte Zwischenvektoren berechnet werden. Nach dieser zweimaligen Bestimmung der Zwischenbahn muss nun ermittelt werden, ob ein geometrischer Abstand der Zwischenbahn als Grobfunktion von der Anfangsbahn unterhalb der vorgegebenen Schranke entlang des Bahnparameters liegt. Dazu können vereinfacht die Spline-Vektoren der Anfangsbahn mit den Spline-Vektoren der Zwischenbahn der Grobfunktion verglichen werden, wobei der Maximalwert dieser Abstände eine obere Abstandsgrenze ergibt, der wiederum mit der Schranke auf einer Einhaltung des vorgegebenen Kriteriums verglichen werden kann.According to a first exemplary embodiment, to determine the coarse function, first characteristic intermediate vectors with control points of a spline representation of the initial trajectory can first be determined. Based on this, second characteristic intermediate vectors can be determined from the first characteristic intermediate vectors of the spline representation which contain control points and which define a second intermediate path. The control points can be determined by a weighted or unweighted averaging of two immediately consecutive intermediate vectors of the first sequence. Based on this, third intermediate vectors can be calculated in a corresponding manner. After this two-time determination of the intermediate path, it now has to be determined whether a geometric distance of the intermediate path as coarse function from the initial path lies below the predetermined barrier along the path parameter. For this purpose, the spline vectors of the initial trajectory can be compared with the spline vectors of the intermediate trajectory of the coarse function in a simplified manner, wherein the maximum value of these distances results in an upper distance limit, which in turn can be compared with the barrier on compliance with the predetermined criterion.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel können ausgehend von einer Spline-Darstellung der Anfangsfunktion für eine Vielzahl von Skalarwerten des Bahnparameters jeweilige Bahnpositionen auf der Anfangsbahn ermittelt werden. Aus diesen Wertepaaren wird eine erste Zwischenbahn durch die vorgenannte Abtastung definiert. Eine zweite Zwischenbahn der Grobfunktion innerhalb des Intervalls des skalaren Bahnparameters durch gewichtete oder ungewichtete Mittelwertbildung der Positionen auf der ersten Zwischenbahn bestimmt werden. Die zweite Zwischenbahn kann hinsichtlich einer Einhaltung der Schranke mit der Anfangsbahn oder mit der ersten abgetasteten Zwischenbahn unter Berücksichtigung einer Hilfsschranke verglichen werden.In a second exemplary embodiment, based on a spline representation of the initial function for a multiplicity of scalar values of the path parameter, respective path positions on the initial trajectory can be determined. From these pairs of values, a first intermediate path is defined by the aforesaid scanning. A second intermediate trajectory of the coarse function within the interval of the scalar trajectory parameter may be determined by weighted or unweighted averaging of the positions on the first intermediate trajectory. The second intermediate web can be compared with respect to compliance with the barrier with the initial web or with the first scanned intermediate web, taking into account an auxiliary barrier.

Abhängig von der vorgegebenen Kontur kann der Fall eintreten, dass die bekannten Bahnzerlegungsverfahren keine zufriedenstellenden Ergebnisse liefern können. Unter Umständen können die bekannten Verfahren sehr rechenintensiv sein und eine entsprechend lange Rechenzeit benötigen. Auch ist es denkbar, dass die aus der Bahnzerlegung resultierende Bearbeitungszeit nicht den physikalischen Möglichkeiten der Bearbeitungsmaschine entspricht und somit verlängert ist.Depending on the given contour, it may be the case that the known path separation methods can not provide satisfactory results. Under certain circumstances, the known methods can be very compute-intensive and require a correspondingly long computing time. It is also conceivable that the processing time resulting from the web decomposition does not correspond to the physical possibilities of the processing machine and is therefore prolonged.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches gegenüber bekannten Verfahren verbessert ist.It is therefore an object of the invention to provide a method of the type mentioned, which is improved over known methods.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved by a method having the features of claim 1. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.

Es wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Grobbahn aus einer vorgegebenen Kontur für ein Ansteuern einer Bearbeitungsmaschine vorgeschlagen, welche zumindest zwei zueinander redundante Antriebsvorrichtungen zum Ausführen sich überlagernder Bewegungen aufweist, wobei die Kontur durch eine Konturfunktion bestimmt ist, welche abschnittsweise zumindest durch aufsteigend indizierte Konturknotenpunkte P0 bis Pn+1 und den Konturknotenpunkten P0 bis Pn+1 zugeordnete Konturabschnittsfunktionen p0 bis pn definiert ist und einen Konturstartknotenpunkt P0 aufweist, wobei die Grobbahn durch eine Grobbahnfunktion bestimmt ist, welche abschnittsweise zumindest durch aufsteigend indizierte Grobbahnknotenpunkte Q0 bis Qn+1 definiert ist und einen Grobbahnstartknotenpunkt Q0 aufweist, wobei anfangs der Grobbahnstartknotenpunkt Q0 gleich dem Konturstartknotenpunkt P0 gesetzt wird und nachfolgend ausgehend von einem jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj und beginnend bei dem Grobbahnstartknotenpunkt Q0 eine Iteration durchgeführt wird, bei welcher

  • - in einem ersten Iterationsschritt aus den Konturknotenpunkten Pj bis Pn+1 , deren Indexwert k gleich oder höher wie der Indexwert j des jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkts Qj ist, derjenige Konturknotenpunkt Pk mit kleinstmöglichem Indexwert k ermittelt wird, dessen Abstand von dem Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj gerade noch eine vorgegebene Abstandsbedingung erfüllt, und
  • - in einem zweiten Iterationsschritt ein auf den jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj folgender jeweiliger Folgegrobbahnknotenpunkt Qj+1 ermittelt wird, der auf einer Verbindungslinie zwischen dem jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj und dem im ersten Iterationsschritt ermittelten Konturknotenpunkt Pk liegt, oder auf einer Verbindungslinie zwischen dem jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj und einem Schwerpunkt der Abschnittskontur zwischen Pj zu Pk liegt, und dessen Abstand von dem Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj dem mit einem Faktor gewichteten Abstand des im ersten Iterationsabschnitt ermittelten Konturknotenpunkts Pk von dem Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj entspricht, wobei sich der Faktor ergibt aus dem Quotienten aus der Bahnlänge sj derjenigen Konturabschnittsfunktion pj , deren Indexwert j gleich dem Indexwert j des jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkts Qj ist, und der Summe der Bahnlängen sj bis sk-1 der Konturabschnittsfunktionen pj bis pk-1 zwischen dem Konturknotenpunkt Pj , dessen Indexwert j gleich dem Indexwert j des jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkts Q j ist und dem im ersten Iterationsschritt ermittelten Konturknotenpunkt Pk .
A method is proposed for determining a rough path from a predetermined contour for driving a processing machine, which has at least two mutually redundant drive devices for executing superimposed movements, wherein the contour is determined by a contour function, which sections at least by ascending indicated contour nodes P 0 to P n + 1 and the contour nodes P 0 to P n + 1 assigned contour section functions p 0 to p n is defined and a contour start node P 0 wherein the coarse path is determined by a rough path function, which sections at least by Grobbahnknotenpunkte ascending indexed Q 0 to Qn + 1 is defined and a Grobbahnstartknotenpunkt Q 0 initially having the Grobbahnstartknotenpunkt Q 0 equal to the contour start node P 0 is set and subsequently starting from a respective Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj and starting at the Grobbahnstartknotenpunkt Q 0 an iteration is performed in which
  • in a first iteration step from the contour nodes P j to P n + 1 whose index value k is equal to or higher than the index value j of the respective output link node Qj is that contour node P k is determined with the smallest possible index value k whose distance from the output co-ordinate node Q j just a predetermined distance condition met, and
  • - In a second iteration step on the respective output co-ordinate node Qj the following respective sequence co-ordinate node Qj + 1 is determined on a connecting line between the respective Output coarse rail hub Qj and the contour node determined in the first iteration step P k is located, or on a connecting line between the respective Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj and a focus of section contour between P j to P k is located, and its distance from the Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj the factor-weighted distance of the contour node determined in the first iteration section P k from the exit coaster junction Qj corresponds, wherein the factor results from the quotient of the track length s j that contour section function pj , whose index value j is equal to the index value j of the respective output co-ordinate node Qj is, and the sum of the track lengths s j to s k-1 the contour section functions pj to p k-1 between the contour node P j whose index value j is equal to the index value j of the respective output co-ordinate node Q j and the contour node determined in the first iteration step P k ,

Das vorgeschlagene Verfahren ist sehr einfach aufgebaut und liefert bereits nach einem ersten Durchgang ein endgültiges Ergebnis für die Grobbahn. Mehrfache Wiederholungen der Berechnungen sind nicht erforderlich. Eine Umrechnung oder Umparametrierung der Kontur oder Ausgangsbahn in eine von einem skalaren Bahnparameter abhängige Form ist ebenfalls nicht erforderlich, wodurch gegenüber bekannten Lösungen bereits zu Beginn Rechenzeit eingespart werden kann.The proposed method is very simple and delivers a final result for the coarse track already after a first pass. Multiple repetitions of the calculations are not required. A conversion or reparameterization of the contour or output path in a dependent of a scalar orbital shape form is also not required, which compared to known solutions can be saved already at the beginning of computer time.

Dem Verfahren liegt der überraschend einfache Gedanke zugrunde, ausgehend von einem Anfangspunkt der ursprünglichen Kontur die Grobbahn iterativ, d. h. Knotenpunkt für Knotenpunkt, zu konstruieren. Ausgehend von dem Startknotenpunkt der Kontur bzw. einem in einer vorhergehenden Iteration berechneten Grobbahnknotenpunkt Qj wird ein nachfolgender Folgegrobbahnknotenpunkt Qj+1 ermittelt. Hierfür wird um den Grobbahnstartknotenpunkt bzw. den Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj ein Fenster gelegt, so dass alle Punkte, die innerhalb dieses Fensters liegen, die genannte vorgegebene Abstandsbedingung erfüllen. Diese Abstandsbedingung orientiert sich vorteilhafterweise an dem maximalen Verfahrweg des hochdynamischen Antriebs, um zu gewährleisten, dass mittels der Feinbahn, welche ja die Differenz zwischen der Kontur und der Grobbahn darstellt, tatsächlich auch alle Zielpunkte entsprechend der Kontur angefahren werden können.The method is based on the surprisingly simple idea of constructing the coarse path iteratively, ie, node by node, starting from a starting point of the original contour. Starting from the starting node point of the contour or a rough path node point calculated in a preceding iteration Qj becomes a succeeding co-ordinate node Qj + 1 determined. For this purpose, the Grobbahnstartknotenpunkt or the Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj set a window so that all points that lie within that window satisfy the stated predetermined distance condition. This distance condition is advantageously based on the maximum travel of the highly dynamic drive to ensure that by means of the fine web, which indeed represents the difference between the contour and the rough path, actually all target points can be approached according to the contour.

Ausgehend von dem Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj wird derjenige Knotenpunkt Pk der Kontur ermittelt, der sich gerade noch innerhalb dieses Fensters befindet, d. h. der nächstfolgende Knotenpunkt Pk+1 der Kontur, also derjenige Knotenpunkt mit einem um eins höheren Indexwert, würde sich bereits außerhalb dieses Fensters befinden. Praktischerweise wird der erste folgende Punkt Pk+1 ermittelt, der die Abstandsbedingung nicht mehr erfüllt, und dann wird der vorangegangene Punkt als Punkt Pk ausgewählt.Starting from the Ausganggrobbahnknotenpunkt Qj becomes that node P k determines the contour that is just within this window, ie the next following node Pk + 1 The contour, ie the node with a higher index value by one, would already be outside this window. Conveniently, the first point below Pk + 1 which no longer satisfies the distance condition, and then the previous point becomes a point P k selected.

Wenn dieser Konturknotenpunkt Pk aufgefunden wurde, wird eine gedachte Linie von dem Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj zu dem aufgefundenen Konturknotenpunkt Pk gezogen, wobei sich der neu zu ermittelnde Folgegrobbahnknotenpunkt Qj+1 auf dieser Verbindungslinie befinden muss.If this contour node P k is found, becomes an imaginary line from the exit coaster junction Qj to the found contour node P k pulled, with the newly to be determined following co-ordinate node Qj + 1 must be on this connecting line.

Alternativ kann die gedachte Linie auch von dem Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj zu einem Schwerpunkt der Abschnittskontur vom Konturknotenpunkt Pj zum Konturknotenpunkt Pk gezogen werden, wobei sich der neu zu ermittelnde Folgegrobbahnknotenpunkt Qj+1 auf dieser Verbindungslinie befinden muss. Der Schwerpunkt kann beispielsweise durch eine geometrisch Schwerpunktsbildung des Konturabschnitts der Ausgangskontur zwischen einem Konturpunkt Pj , der dem Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj zugeordnet ist, bzw. diesem geometrisch am nächsten liegt, und dem gerade noch das Abstandskriterium erfüllenden Konturpunkt Pk ermittelt werden. Dies kann im einfachsten Fall der Mittelpunkt des Konturabschnitts zwischen Pj bis Pk sein, aber auch ein geometrischer Schwerpunkt aller dazwischenliegenden Konturpunkte Pj , Pj+1 ... bis Pk auf diesem Konturabschnitt. Ein so, oder auch nach einer anderen Vorschrift gebildeter Schwerpunkt dient zur Festlegung der vom Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj ausgehenden gedachten Linie, auf die der Folgegrobbahnknotenpunkt Qj+1 allokiert wird.Alternatively, the imaginary line may also be from the exit coaster junction Qj to a center of gravity of the section contour from the contour node P j to the contour node P k be pulled, with the newly to be determined following co-ordinate node Qj + 1 must be on this connecting line. The center of gravity can be, for example, by a geometric center of gravity of the contour section of the initial contour between a contour point P j , which is the exit coaster junction Qj is assigned, or this is geometrically closest, and just the distance criterion fulfilling contour point P k be determined. In the simplest case, this can be the midpoint of the contour section between P j to P k but also a geometric center of gravity of all intermediate contour points P j . P j + 1 ... to P k on this contour section. A center of gravity formed in this way, or else according to another rule, is used to define that from the exit coaster junction Qj outgoing imaginary line to which the following co-ordinate node point Qj + 1 is allocated.

Insofern kann ausgehend vom Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj der nächste Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj+1 entweder einer langestreckten Kontur folgen, in dem dieser in Richtung des am weitest entfernten Punkt Pk liegt, oder in Richtung eines Konturschwerpunkts liegen, was sich insbesondere für stark wellige oder verwinkelte Konturen anbietet.In this respect, starting from the Ausganggrobbahnknotenpunkt Qj the nearest output co-ordinate node Qj + 1 either follow an elongated contour, in which this in the direction of the farthest point P k lies, or lie in the direction of a contour center of gravity, which is particularly suitable for strongly wavy or twisted contours.

Der zur eindeutigen Definition des Folgegrobbahnknotenpunkts Qj+1 erforderliche Abstand von dem Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj wird durch den Abstand des aufgefundenen Konturknotenpunkts Pk von dem Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj bestimmt, wobei dieser Abstand mit einem Faktor gewichtet wird, welcher sich durch den Quotienten aus der Bahnlänge sj der Konturabschnittsfunktion pj ergibt, deren Indexwert j gleich dem Indexwert j des dem jeweiligen Suchvorgang zugrunde liegenden Ausgangsgrobbahnknotenpunkts Qj entspricht, und der Summe S der Bahnlängen sj bis sk-1 der Konturabschnittsfunktionen pj bis pk-1 zwischen dem Konturknotenpunkt Pj , dessen Indexwert j dem Indexwert j des zugrunde liegenden Ausgangsbahnknotenpunkts Qj entspricht, und dem aufgefundenen Konturknotenpunkt Pk .The for unambiguous definition of the sequence co-ordinate node Qj + 1 required distance from the exit coaster junction Qj is determined by the distance of the found contour node P k from the exit coaster junction Qj This distance is weighted by a factor which is determined by the quotient of the track length s j the contour section function pj whose index value j equals the index value j of the output co-ordinate node point underlying the respective search process Qj corresponds, and the sum S of the track lengths s j to s k-1 the contour section functions pj to p k-1 between the contour node P j , whose index value j is the index value j of the underlying exit link node Qj corresponds, and the found contour node P k ,

Der auf diese Weise ermittelte Folgegrobbahnknotenpunkt Qj+1 wird in einer nachfolgenden Iteration zu dem neuen Ausgangsgrobbahnknotenpunkt. The follow-up co-ordinate point determined in this way Qj + 1 In a subsequent iteration, it becomes the new output co-ordinate node.

Im Unterschied zum Stand der Technik wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Tiefpassfilterung durch eine gewichtete oder ungewichtete Mittelwertbildung von einzelnen Werten vorgenommen. Zudem ist eine Überprüfung, ob der Abstand der Grobbahn von der Kontur unabhängig von einem Wert eines skalaren Bahnparameters stets unterhalb einer vorbestimmten Schranke liegt, nicht vorgesehen und auch nicht erforderlich, da bereits die Auswahl der Folgegrobbahnknotenpunkte bei jedem Iterationsschritt gewährleistet, dass der maximale Verfahrweg der hochdynamischen Antriebsvorrichtung nicht überschritten wird.In contrast to the prior art, in the method according to the invention, no low-pass filtering is performed by a weighted or unweighted averaging of individual values. In addition, a check as to whether the distance of the coarse track from the contour is always below a predetermined barrier independent of a value of a scalar path parameter is not provided and also not required, since the selection of the follower path nodes ensures that the maximum travel path of the highly dynamic drive device is not exceeded.

An dieser Stelle wird angemerkt, dass die genannte Kontur, welche die Grundlage der erfindungsgemäßen Bahnzerlegung darstellt, nicht zwingend die Endkontur des zu bearbeitenden Werkstücks darstellen muss. Gegebenenfalls kann hier noch zusätzlich ein Materialabtrag berücksichtigt werden, der beispielsweise durch das Werkzeug verursacht ist. So kann beispielsweise bei der Verwendung eines Fräsers der Durchmesser des Fräskopfs berücksichtigt werden.It should be noted at this point that the aforementioned contour, which represents the basis of the web splitting according to the invention, does not necessarily have to represent the final contour of the workpiece to be machined. Optionally, here additionally a material removal can be taken into account, which is caused for example by the tool. For example, when using a milling cutter, the diameter of the milling head can be taken into account.

Vorteilhafterweise ist die Konturfunktion ein Spline, insbesondere ein Spline ersten, dritten oder fünften Grades. Derartige Beschreibungen werden üblicherweise zum Beispiel in CNC-Bearbeitungsverfahren benutzt, wobei in der Regel Kreise durch einen Spline fünften Grades beschrieben werden.Advantageously, the contour function is a spline, in particular a spline of the first, third or fifth degree. Such descriptions are commonly used, for example, in CNC machining methods, where circles are usually described by a fifth degree spline.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die vorgegebene Abstandsbedingung zumindest eine erste und eine zweite Abstandsteilbedingung, wobei der zu ermittelnde Konturknotenpunkt Pk zumindest eine der Abstandsteilbedingungen erfüllen muss, wobei die erste Abstandsteilbedingung umfasst, dass für den zu ermittelnden Konturknotenpunkt Pk die Summe der Bahnlängen sj - sk zwischen dem Konturknotenpunkt Pj , dessen Indexwert j gleich dem Indexwert j des jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkts Qj ist, und dem zu ermittelnden Konturknotenpunkt Pk kleiner oder gleich einem vorbestimmten Grenzwert Δ ist und die Summe der Bahnlängen sj - sk+1 zwischen dem Konturknotenpunkt Pj , dessen Indexwert j gleich dem Indexwert j des jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj ist, und dem auf den zu ermittelnden Konturknotenpunkt Pk unmittelbar folgenden Konturknotenpunkt Pk+1 größer als der vorbestimmte Grenzwert Δ ist, und wobei die zweite Abstandsteilbedingung umfasst, dass für den zu ermittelnden Konturknotenpunkt Pk der Abstand zwischen dem Konturknotenpunkt Pj , dessen Indexwert j gleich dem Indexwert j des jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj ist, und dem jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj kleiner oder gleich der Hälfte des vorbestimmten Grenzwerts Δ ist und der Abstand zwischen dem auf den zu ermittelnden Konturknotenpunkt Pk unmittelbar folgenden Konturknotenpunkt Pk+1 und dem jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj größer als die Hälfte des vorbestimmten Grenzwerts Δ ist.According to an advantageous embodiment of the invention, the predetermined distance condition comprises at least a first and a second distance condition, wherein the contour node to be determined P k has to fulfill at least one of the spacer conditions, wherein the first spacer condition comprises that for the contour node to be determined P k the sum of the lengths of the tracks s j - s k between the contour node P j whose index value j is equal to the index value j of the respective output link node Qj is, and the contour node to be determined P k is less than or equal to a predetermined limit Δ and the sum of the track lengths s j - s k + 1 between the contour node P j , whose index value j is equal to the index value j of the respective output co-ordinate node Qj is, and that on the determined contour node P k immediately following contour node Pk + 1 is greater than the predetermined limit Δ, and wherein the second spacing condition comprises that for the contour node to be determined P k the distance between the contour node P j , whose index value j is equal to the index value j of the respective output co-ordinate node Qj is, and the respective output co-ordinate node Qj is less than or equal to half of the predetermined limit Δ and the distance between the on the determined contour node P k immediately following contour node P k + 1 and the respective Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj is greater than half of the predetermined limit Δ.

Der vorbestimmte Grenzwert Δ orientiert sich, wie vorstehend bereits erwähnt, sinnvollerweise an dem Verfahrweg der hochdynamischen Antriebsvorrichtung. Während die erste Abstandsteilbedingung eine Schranke für die Bahnlängen der ursprünglichen Kontur definiert, definiert die zweite Abstandsteilbedingung anschaulich gesagt die Größe des jeweiligen Suchfensters.The predetermined limit value Δ, as already mentioned above, is expediently oriented on the travel path of the highly dynamic drive device. While the first pitch condition defines a bound for the path lengths of the original contour, the second pitch constraint vividly defines the size of the respective search window.

Regelmäßig wird für einen Verfahrensdurchlauf nur eine der beiden vorgenannten Bedingungen für alle Iterationsschritte einheitlich gewählt, wobei die Bedingung im Vorhinein ausgewählt oder anhand von Charakteristika der Kontur initial gewählt werden kann. Allerdings kann auch eine Kombination beider Bedingungen für einen Verfahrensablauf eingesetzt werden. Weiterhin ist denkbar, abschnittsweise die erste Bedingung und die zweite Bedingung einzusetzen Sofern die beiden Abstandsteilbedingungen unterschiedliche Konturknotenpunkte Pk auffinden, können zusätzliche Bedingungen festgelegt werden, anhand denen entschieden werden kann, welcher der beiden Punkte ausgewählt werden soll.Regularly, only one of the two aforementioned conditions is selected uniformly for all iteration steps for a method run, wherein the condition can be selected in advance or initially chosen on the basis of characteristics of the contour. However, a combination of both conditions can be used for a procedure. Furthermore, it is conceivable to use the first condition and the second condition in sections, provided that the two spacer sub-conditions have different contour nodes P k additional conditions may be established to decide which of the two points should be selected.

Wenn im Falle der ersten Abstandsteilbedingung kein Punkt aufgefunden werden kann, welcher die Bedingung erfüllt, oder falls der aufgefundene Konturknotenpunkt den gleichen Indexwert j besitzt wie der Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj , so wird der Konturknotenpunkt Pj+1 als zu ermittelnder Konturknotenpunkt Pk ausgewählt. Bei dem in der zweiten Abstandsteilbedingung genannten Abstand muss es sich nicht zwingend um einen Abstand gemäß der euklidischen Norm handeln, sondern es können auch andere Normen, beispielsweise die Maximumsnorm oder die Zeilensummennorm zugrunde gelegt werden. Bei Verwendung der euklidischen Norm hat das vorstehend genannte Suchfenster die Form eines Kreises, während bei Verwendung der Maximumsnorm das Suchfenster rechteckig, insbesondere quadratisch ist. Da üblicherweise die Verfahrwege in den verschiedenen Bewegungsrichtungen der hochdynamischen Antriebsvorrichtung unabhängig voneinander sind, bietet es sich an, den Abstand gemäß der Maximums- bzw. Zeilensummennorm zu definieren.If, in the case of the first pitch sub-condition, no point satisfying the condition can be found, or if the found contour node has the same index value j as the output co-ordinate node Qj , so becomes the contour node P j + 1 as the contour node to be determined P k selected. The distance mentioned in the second spacing sub-condition need not necessarily be a distance in accordance with the Euclidean norm, but other norms, for example the maximum norm or the row sum norm, may also be used. When using the Euclidean norm, the above-mentioned search window has the form of a circle, while using the maximum norm the search window is rectangular, in particular square. Since usually the travel paths in the different directions of movement of the highly dynamic drive device are independent of each other, it is advisable to define the distance according to the maximum or line sum standard.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Grobbahnfunktion ferner durch jeweilige den Grobbahnknotenpunkten Q0 - Qn+1 zugeordnete Grobbahnabschnittsfunktionen q0 - qn definiert, wobei in dem zweiten Iterationsschritt die jeweilige dem Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj zugeordnete Grobbahnabschnittsfunktion qj durch eine lineare Funktion gebildet wird. Somit verbinden die Grobbahnabschnittsfunktionen q0 - qn die Grobbahnknotenpunkte Q0 - Qn+1 durch jeweilige Geraden.In accordance with a further advantageous embodiment, the rough path function is further provided by the respective coarse railway nodes Q 0 - Qn + 1 associated coarse track section functions q 0 - q n defined, wherein in the second iteration step the respective the exit coaster junction Qj associated rough path section function qj is formed by a linear function. Thus, the rough path section functions connect q 0 - q n the Grobbahnknotenpunkte Q 0 - Qn + 1 through respective straight lines.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist es auch möglich, dass die Grobbahnfunktion ferner durch jeweilige den Grobbahnknotenpunkten Q0 bis Qn+1 , zugeordneten Grobbahnabschnittsfunktionen q0 bis qn definiert ist, welche mittels einer Spline-Interpolation der Grobbahnknotenpunkte Q0 bis Qn+1 erzeugt worden ist. Vorteilhafterweise wird hier ein Spline dritten oder höheren Grades verwendet. Während die vorstehend genannten linearen Funktionen ebenfalls im Rahmen der Iteration ermitteln werden können, ist es für die Ermittlung der Grobbahnabschnittsfunktionen unter Umständen sinnvoll, die Spline-Interpolation erst nach der Ermittlung der Grobbahnknotenpunkte durchzuführen.According to an alternative embodiment, it is also possible that the rough path function further by respective the Grobbahnknotenpunkten Q 0 to Qn + 1 , associated rough track section functions q 0 to q n which is defined by means of a spline interpolation of Grobbahnknotenpunkte Q 0 to Qn + 1 has been generated. Advantageously, a third or higher degree spline is used here. While the above-mentioned linear functions can also be determined in the course of the iteration, it may make sense to perform the spline interpolation only after the determination of the coarse-path nodes for the determination of the coarse-path section functions.

Figurenlistelist of figures

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Zeichnung und der zugehörigen Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird diese Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the drawing and the associated description of the drawing. In the drawings, embodiments of the invention are shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider these features individually and combine them into meaningful further combinations.

Es zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Iteration eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln einer Grobbahn, und
  • 2 eine schematische Darstellung einer vorgegebenen Kontur und einer mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelten zugehörigen Grobbahn.
It shows:
  • 1 a schematic representation of an iteration of a method according to the invention for determining a coarse track, and
  • 2 a schematic representation of a predetermined contour and a determined by means of the method according to the invention Grobbahn.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend beispielhaft anhand einer Bahnzerlegung einer zweidimensionalen Kontur beschrieben, die in einer Ebene (X, Y) definiert ist, wobei selbstverständlich eine Verallgemeinerung auf andere Dimensionen möglich ist. Die Bahnzerlegung erfolgt beispielsweise für eine Bearbeitungsmaschine, welche für jede Bewegungsrichtung zwei redundante Antriebsvorrichtungen aufweist. Die Kontur kann beispielsweise durch Splines ersten, dritten oder fünften Grades beschrieben sein, wie es für den Betrieb von CNC-Bearbeitungsmaschinen üblich ist. Es können jedoch auch andere Beschreibungen der Kontur vorliegen.The method according to the invention is described below by way of example with reference to a path decomposition of a two-dimensional contour which is in a plane (FIG. X . Y ), of course a generalization to other dimensions is possible. The path separation takes place, for example, for a processing machine which has two redundant drive devices for each direction of movement. The contour can be described for example by splines first, third or fifth degree, as is customary for the operation of CNC processing machines. However, other descriptions of the contour may also be present.

Ein Konturabschnitt j ist durch einen Startpunkt oder Konturknotenpunkt Pj = (xj , yj ), einem Parametrisierungsintervall [0,sj] und einer Konturabschnittsfunktion pj definiert, wobei sj die Bogenlänge des Konturabschnitts ist und die Konturabschnittsfunktion pj den Verlauf des Konturabschnitts beschreibt. In den Beispielen gemäß 1 und 2 sind die Funktionen pj lineare Funktionen.A contour section j is through a starting point or contour node P j = ( x j . y j ), a parameterization interval [0, s j ] and a contour section function pj defined, where s j the arc length of the contour section is and the contour section function pj describes the course of the contour section. In the examples according to 1 and 2 are the functions pj linear functions.

Somit ist die Kontur, für die eine Grobbahn ermittelt werden soll, durch eine Funktion (Pj , sj , pj ), j = 0,..., n definiert.Thus, the contour for which a coarse track is to be determined by a function ( P j . s j . pj ), j = 0, ..., n.

Es wird angemerkt, dass anstelle einer Parametrisierung auf der Grundlage der Bahnlänge sj auch eine beliebige andere Parametrierung gewählt werden kann, beispielsweise eine Parametrierung mit der Zeit oder in kartesischen Koordinaten x, y.It is noted that instead of a parameterization based on the path length s j Any other parameterization can be selected, for example, a parameterization with time or in Cartesian coordinates x, y.

Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens soll nun eine geglättete Grobbahn (Qj , sj , qj ), j = 0,..., n zum Ansteuern der niederdynamischen Antriebsvorrichtungen ermittelt werden, so dass der Abstand dieser Grobbahn einen vorgegebenen Grenzwert Δ nicht überschreitet. Die Grobbahn muss also die folgende Bedingung erfüllen: | | p j ( s ) q j ( s ) | | Δ ,   s [ 0,   s j ] ,   j = 0, , n .

Figure DE102018117244B3_0001
With the aid of the method according to the invention, a smoothed coarse track ( Qj . s j . qj ), j = 0, ..., n are determined for driving the low-dynamic drive devices, so that the distance of this coarse track does not exceed a predetermined limit value Δ. The coarse way has to fulfill the following condition: | | p j ( s ) - q j ( s ) | | Δ . s [ 0 s j ] . j = 0 ... . n ,
Figure DE102018117244B3_0001

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein iteratives Verfahren. Zu Beginn wird ein Grobbahnstartknotenpunkt Q0 gleich dem Startknotenpunkt P0 der Kontur gesetzt. Innerhalb einer Iteration j werden zumindest die beiden folgenden Schritte durchgeführt.The process according to the invention is an iterative process. At the beginning, a Grobbahnstartknotenpunkt Q 0 equal to the start node P 0 set the contour. Within an iteration j, at least the following two steps are performed.

In einem ersten Schritt wird ein erster Konturknotenpunkt Pk mit k ≥ j gesucht, welcher entweder die erste oder die zweite der folgenden beiden Bedingungen erfüllt: l = j k s l Δ ,   l = j k + 1 s l > Δ ,

Figure DE102018117244B3_0002
| | P k ( s ) Q j ( s ) | | p Δ 2 ,   | | P k + 1 ( s ) Q j ( s ) | | p > Δ 2 .
Figure DE102018117244B3_0003
In a first step, a first contour node is created P k with k ≥ j satisfying either the first or the second of the following two conditions: Σ l = j k s l Δ . Σ l = j k + 1 s l > Δ .
Figure DE102018117244B3_0002
| | P k ( s ) - Q j ( s ) | | p Δ 2 . | | P k + 1 ( s ) - Q j ( s ) | | p > Δ 2 ,
Figure DE102018117244B3_0003

Regelmäßig wird für einen Verfahrensdurchlauf nur einer der beiden Bedingungen 1 oder 2 angewendet. Die anzuwendende Bedingung kann fest eingestellt sein, oder auf Basis von Konturcharakteristika wie Stetigkeit, Krümmungsverhalten etc. ausgewählt werden. Auch ist denkbar, dass abschnittsweise eine der beiden Bedingungen angewendet wird.Regularly, only one of the two conditions is for a process run 1 or 2 applied. The condition to be used may be fixed, or selected on the basis of performance characteristics such as continuity, curvature, etc. It is also conceivable that one of the two conditions is applied in sections.

Falls für die Bedingung (1) kein solcher Punkt aufgefunden werden kann oder für die Bedingung (2) k = j ist, dann wird der zu ermittelnde Konturknotenpunkt Pk als der Konturknotenpunkt Pj+1 definiert.If for the condition ( 1 ) no such point can be found or for the condition ( 2 ) k = j, then the contour node to be determined becomes P k as the contour node P j + 1 Are defined.

Das Ermitteln des Konturknotenpunkts Pk mit kleinstmöglichen Indexwert k ist für p = ∞, d. h. die Maximumsnorm, in 1 illustriert. Durch die Berechnung des Abstands gemäß der Maximumsnorm weist ein Suchfenster F, innerhalb dessen sich der zu ermittelnde Konturknotenpunkt befinden muss, die Form eines Quadrats mit der Kantenlänge Δ auf. Wie in 1 gut zu erkennen ist, liegt der Punkt Pk gerade noch innerhalb des Suchfensters F, während sich der nächste Punkt Pk+1 bereits außerhalb des Suchfensters befindet. Insofern wird der Konturkontenpunkt Pk gesucht, der gerade noch eine Abstandsnorm erfüllt, während der nächste Punkt Pk+1 diese bereits nicht mehr erfüllt. Praktischerweise wird zunächst der Punkt Pk+1 als der Punkt gesucht, der die Abstandsbedingung durchbricht, und damit der zuvor liegende Punkt Pk identifiziert.Determining the contour node P k with smallest possible index value k is for p = ∞, ie the maximum norm, in 1 illustrated. By calculating the distance according to the maximum standard, a search window F, within which the contour node to be determined must be located, has the shape of a square with the edge length Δ. As in 1 The point is clear P k just inside the search window F, while the next point Pk + 1 already outside the search window. In this respect, the contour balance point P k which just barely meets a distance norm while the next point Pk + 1 this already no longer met. Conveniently, the point is first Pk + 1 as the point that breaks the distance condition, and thus the previous point P k identified.

In einem zweiten Iterationsschritt wird mittels der Gleichung S = l = j k 1 s l ,

Figure DE102018117244B3_0004
die Summe S der Bahnlängen sj bis sk der Konturabschnittsfunktionen pj bis pk zwischen dem Konturknotenpunkt Pj , dessen Indexwert j gleich dem Indexwert j des jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkts Qj ist und dem im ersten Iterationsschritt ermittelten Konturknotenpunkt Pk berechnet. Die aufsummierten Bahnlängen sj bis sk sind in 1 mit ΣsI gekennzeichnet. Auf der Grundlage von S, sj , Qj und Pk wird ein Folgegrobbahnknotenpunkt Q j + 1 = Q j + s j S ( P k Q j )
Figure DE102018117244B3_0005
sowie eine zugeordnete Grobbahnabschnittsfunktion q j ( s ) = Q j + s s j ( Q j + 1 Q j )
Figure DE102018117244B3_0006
ermittelt.In a second iteration step, by means of the equation S = Σ l = j k - 1 s l .
Figure DE102018117244B3_0004
the sum S of the track lengths s j to s k the contour section functions pj to p k between the contour node P j whose index value j is equal to the index value j of the respective output link node Qj and the contour node determined in the first iteration step P k calculated. The accumulated track lengths s j to s k are in 1 marked with Σs I. On the basis of S, s j . Qj and P k becomes a sequence co-ordinate node Q j + 1 = Q j + s j S ( P k - Q j )
Figure DE102018117244B3_0005
and an associated rough path section function q j ( s ) = Q j + s s j ( Q j + 1 - Q j )
Figure DE102018117244B3_0006
determined.

Die gestrichelte Linie, welche den Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj und den Folgegrobbahnknotenpunkt Qj+1 verbindet, repräsentiert die Grobbahnabschnittsfunktion qj .The dashed line representing the exit coaster junction Qj and the sequence co-ordinate node Qj + 1 connects, represents the rough path section function qj ,

Anschließend wird die nächste Iteration j + 1 durchgeführt, wobei der Wert der in der Iteration j ermittelte Folgegrobbahnknotenpunkt Qj+1 in der nächsten Iteration j + 1 den neuen Ausgangsgrobbahnknotenpunkt bildet.Subsequently, the next iteration j + 1 is carried out, the value of the following co-ordinate node determined in the iteration j Qj + 1 in the next iteration j + 1 forms the new output co-ordinate node.

In 2 ist eine weitere Kontur (Pj , sj , pj ) dargestellt, für die eine Grobbahn (Qj , sj , Qj ) ebenfalls gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelt wird.In 2 is another contour ( P j . s j . pj ), for which a coarse track ( Qj . s j . Qj ) is also determined according to the method of the invention.

Die Ermittlung jeweiliger Folgegrobbahnknotenpunkte Qj+1 ausgehend von einem Ausgangsgrobbahnknotenpunkt Qj durch Auffinden eines gerade noch innerhalb des Suchfensters F liegenden Konturknotenpunkts Pk sowie der zugehörigen Grobbahnabschnittsfunktion qj(s) erfolgt hier in der gleichen Weise, wie es mit Bezug auf 1 beschrieben wurde.The determination of respective sequence co-ordinate nodes Qj + 1 starting from a Ausganggrobbahnknotenpunkt Qj by finding a contour node just still within the search window F P k and the associated coarse path section function q j (s) takes place here in the same way as described with reference to FIG 1 has been described.

Claims (6)

Verfahren zum Ermitteln einer Grobbahn aus einer vorgegebenen Kontur für ein Ansteuern einer Bearbeitungsmaschine, welche zumindest zwei zueinander redundante Antriebsvorrichtungen zum Ausführen sich überlagernder Bewegungen aufweist, wobei die Kontur durch eine Konturfunktion bestimmt ist, welche abschnittsweise zumindest durch aufsteigend indizierte Konturknotenpunkte (P0 - Pn+1) und den Konturknotenpunkten (P0 - Pn+1) zugeordnete Konturabschnittsfunktionen (p0 - pn) definiert ist und einen Konturstartknotenpunkt (P0) aufweist, wobei die Grobbahn durch eine Grobbahnfunktion bestimmt ist, welche abschnittsweise zumindest durch aufsteigend indizierte Grobbahnknotenpunkte (Q0 - Qn+1) definiert ist und einen Grobbahnstartknotenpunkt (Q0) aufweist, wobei anfangs ein Grobbahnstartknotenpunkt (Q0) gleich dem Konturstartknotenpunkt (P0) gesetzt wird und nachfolgend ausgehend von einem jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkt (Qj) und beginnend bei dem Grobbahnstartknotenpunkt (Q0) eine Iteration durchgeführt wird, bei welcher - in einem ersten Iterationsschritt aus den Konturknotenpunkten (Pj - Pn), deren Indexwert (k) gleich oder höher wie der Indexwert (j) des jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkts (Qj) ist, derjenige Konturknotenpunkt (Pk) mit kleinstmöglichem Indexwert (k) ermittelt wird, dessen Abstand von dem Ausgangsgrobbahnknotenpunkt (Qj) gerade noch eine vorgegebene Abstandsbedingung erfüllt, und - in einem zweiten Iterationsschritt ein auf den jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkt (Qj) folgender jeweiliger Folgegrobbahnknotenpunkt (Qj+1) ermittelt wird, der auf einer Verbindungslinie zwischen dem jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkt (Qj) und dem im ersten Iterationsschritt ermittelten Konturknotenpunkt (Pk) liegt, oder auf einer Verbindungslinie zwischen dem jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkt (Qj) und einem Schwerpunkt der Abschnittskontur zwischen (Pj) zu (Pk) liegt, und dessen Abstand von dem Ausgangsgrobbahnknotenpunkt (Qj) dem mit einem Faktor gewichteten Abstand des im ersten Iterationsabsch nitt ermittelten Konturknotenpunkts (Pk) von dem Ausgangsgrobbahnknotenpunkt (Qj) entspricht, wobei sich der Faktor ergibt aus dem Quotienten aus der Bahnlänge (sj) derjenigen Konturabschnittsfunktion (pj), deren Indexwert (j) gleich dem Indexwert (j) des jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkts (Qj) ist, und der Summe (S) der Bahnlängen (sj - sk-1) der Konturabschnittsfunktionen (pj - pk-1) zwischen dem Konturknotenpunkt (Pj), dessen Indexwert (j) gleich dem Indexwert (j) des jeweiligen Ausgangsgrob- bahnknotenpunkts (Qj) ist, und dem im ersten Iterationsschritt ermittelten Konturknotenpunkt (Pk).Method for determining a coarse track from a predetermined contour for driving a machine tool, which has at least two mutually redundant drive devices for performing superimposed movements, wherein the contour is determined by a contour function, which sections at least by ascending indicated contour nodes (P 0 - P n +1 ) and the contour nodes (P 0 - P n + 1 ) associated contour section functions (p 0 - p n ) is defined and has a contour start node (P 0 ), wherein the coarse track is determined by a Grobbahnfunktion which sections indexed at least by ascending Grobbahnknotenpunkte (Q 0 - Q n + 1 ) is defined and has a Grobbahnstartknotenpunkt (Q 0 ), wherein initially a Grobbahnstartknotenpunkt (Q 0 ) is set equal to the Konturstartknotenpunkt (P 0 ) and subsequently starting from a respective Ausgangsgrobbahnknotenpunkt (Q j ) and starting at the Grobbahnstartknot enpunkt (Q 0) is carried out one iteration, wherein - in a first iteration step from the contour nodes (P j - P n), the index value (k) is equal to or higher than the index value (j) of the respective output rough trajectory node (Q j) is determining the contour node (P k ) having the smallest possible index value (k) whose distance from the output coarse junction (Q j ) still just satisfies a predetermined distance condition, and - in a second iteration step, a respective following coarse path node following the respective output co-ordinate node (Q j ) (Q j + 1 ) located on a connecting line between the respective output co-ordinating node (Q j ) and the contour node (P k ) determined in the first iteration step, or on a connecting line between the respective output co-ordinating node (Q j ) and a center of gravity of Section contour lies between (P j ) to (P k ), and its distance from the output sgrobbahnknotenpunkt (Q j ) corresponding to the factor-weighted distance of the determined in the first iteration Absch nitt contour node (P k ) of the Ausgangsgrobbahnknotenpunkt (Q j ), wherein the factor is the quotient of the path length (s j ) of those Contour portion function (p j ) whose index value (j) is equal to the index value (j) of the respective output orbit node (Q j ) and the sum (S) of the orbit lengths (s j -s k-1 ) of the contour portion functions (p j -p k-1 ) between the contour node (P j ), whose index value (j) is equal to the index value (j) of the respective output coarse node (Q j ), and the contour node (P k ) determined in the first iteration step. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturfunktion ein Spline ist, insbesondere ein Spline ersten, dritten oder fünften Grades.Method according to Claim 1 , characterized in that the contour function is a spline, in particular a spline first, third or fifth degree. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Abstandsbedingung zumindest eine erste und eine zweite Abstandsteilbedingung umfasst, wobei der zu ermittelnde Konturknotenpunkt (Pk) zumindest eine der Abstandsteilbedingungen erfüllen muss, wobei die erste Abstandsteilbedingung umfasst, dass für den zu ermittelnden Konturknotenpunkt (Pk) die Summe der Bahnlängen (sj - sk) zwischen demjenigen Konturknotenpunkt (Pj), dessen Indexwert (j) gleich dem Indexwert (j) des jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkts (Qj) ist, und dem zu ermittelnden Konturknotenpunkt (Pk) kleiner oder gleich einem vorbestimmten Grenzwert (Δ) ist und die Summe der Bahnlängen (sj - sk+1) zwischen dem Konturknotenpunkt (Pj), dessen Indexwert (j) gleich dem Indexwert (j) des jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkts (Qj) ist, und dem auf den zu ermittelnden Konturknotenpunkt (Pk) unmittelbar folgenden Konturknotenpunkt (Pk+1) größer als der vorbestimmte Grenzwert (Δ) ist, und wobei die zweite Abstandsteilbedingung umfasst, dass für den zu ermittelnden Konturknotenpunkt (Pk) der Abstand zwischen dem Konturknotenpunkt (Pj), dessen Indexwert (j) gleich dem Indexwert (j) des jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkt (Qj) ist, und dem jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkt (Qj) kleiner oder gleich der Hälfte des vorbestimmten Grenzwerts (Δ) ist und der Abstand zwischen dem auf den zu ermittelnden Konturknotenpunkt (Pk) unmittelbar folgenden Konturknotenpunkt (Pk+1) und dem jeweiligen Ausgangsgrobbahnknotenpunkt (Qj) größer als die Hälfte des vorbestimmten Grenzwerts (Δ) ist.Method according to Claim 1 or 2 characterized in that the predetermined distance condition comprises at least a first and a second distance subcondition, wherein the contour node (P k ) to be determined has to fulfill at least one of the distance subconditions, wherein the first distance subcondition comprises that for the contour node (P k ) to be determined Sum of the path lengths (s j -s k ) between that contour node (P j ) whose index value (j) is equal to the index value (j) of the respective output co-ordinate node (Q j ) and the contour node (P k ) to be determined smaller or equal a predetermined limit (Δ) and the sum of the track lengths (s j -s k + 1 ) between the contour node (P j ) whose index value (j) is equal to the index value (j) of the respective output orbit node (Q j ), and the contour node (P k + 1 ) directly following the contour node (P k ) to be determined is greater than the predetermined limit value (Δ), and wherein the two te spacer condition includes that is designed to be determined contour node (P k) of the distance between the contour node (P j), the index value (j) is equal to the index value (j) of the respective output rough trajectory node (Q j), and the respective output rough trajectory node (Q j ) is less than or equal to half of the predetermined limit value (Δ) and the distance between the contour node (P k + 1 ) directly following the contour node (P k ) to be determined and the respective output co-ordinate node (Q j ) is greater than half of predetermined limit value (Δ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobbahnfunktion ferner durch jeweilige den Grobbahnknotenpunkten (Q0 - Qn+1) zugeordnete Grobbahnabschnittsfunktionen (q0 - qn) definiert ist, und dass in dem zweiten Iterationsschritt die jeweilige dem Ausgangsgrobbahnknotenpunkt (Qj) zugeordnete Grobbahnabschnittsfunktion (qj) durch eine lineare Funktion gebildet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the rough trajectory function further by respective the rough trajectory nodes (Q 0 - n Q + 1) associated with the coarse track section functions (q 0 - q n) is defined, and that the respective output rough trajectory node in the second iteration ( Q j) associated with the coarse track section function (q j) is formed by a linear function. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobbahnfunktion ferner durch jeweilige den Grobbahnknotenpunkten (Q0 - Qn+1) zugeordnete Grobbahnabschnittsfunktionen (q0 - qn) definiert ist, welche mittels einer Spline-Interpolation der Grobbahnknotenpunkte (Q0 - Qn) erzeugt worden ist.Method according to one of Claims 1 to 4 Been produced, characterized in that the rough trajectory function further by respective the rough trajectory nodes (Q 0 - Q n + 1) associated with the coarse track section functions (q 0 - - q n) is defined, which by means of a spline interpolation of the rough trajectory nodes (Q n Q 0) is. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert (Δ) einem maximalen Verfahrweg einer der Antriebsvorrichtungen entspricht.Method according to one of Claims 3 to 5 , characterized in that the limit value (Δ) corresponds to a maximum travel of one of the drive devices.
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